Strumento di stima delle risorse di Azure Quantum
Lo Strumento di stima delle risorse di Azure Quantum nel servizio Azure Quantum calcola e quindi visualizza le risorse necessarie per un algoritmo quantistico, presupponendo che venga eseguito in un computer quantistico a tolleranza di errore e corretto con errori.
È possibile usare lo strumento di stima per valutare le decisioni relative all'architettura, confrontare le tecnologie qubit e determinare le risorse necessarie per eseguire un algoritmo quantistico specifico. È possibile visualizzare il numero totale di qubit fisici, l'ora nell'orologio da parete, le risorse di calcolo necessarie e i dettagli delle formule e dei valori usati per ogni stima.
Come funziona lo strumento di stima delle risorse di Azure Quantum?
Lo Strumento di stima delle risorse di Azure Quantum accetta alcuni input denominati parametri di destinazione e con valori predefiniti per iniziare facilmente. I parametri di destinazione principali sono:
qubitParams: modello qubit fisico.qecScheme: schema Correzione degli errori quantistici.errorBudget: budget di errore.
Lo strumento di stima delle risorse accetta anche alcuni parametri facoltativi:
constraints: vincoli a livello di componente.distillationUnitSpecifications: per specificare algoritmi di crittografia T factory.
Modelli qubit fisici
È possibile scegliere tra sei parametri qubit predefiniti. Quattro dei parametri hanno set di istruzioni basati su gate e due parametri hanno set di istruzioni Majorana. Questi parametri qubit predefiniti rappresentano architetture qubit diverse, ad esempio ioni o superconduttori, definiti negli articoli di ricerca pubblicati. I modelli qubit coprono una serie di tempi di funzionamento e percentuali di errore, quindi è possibile usarli per esplorare i costi delle risorse necessari per applicazioni quantistiche pratiche.
| Parametri qubit predefiniti | Set di istruzioni tipo |
|---|---|
"qubit_gate_ns_e3" |
basato sull'attività di controllo |
"qubit_gate_ns_e4" |
basato sull'attività di controllo |
"qubit_gate_us_e3" |
basato sull'attività di controllo |
"qubit_gate_us_e4" |
basato sull'attività di controllo |
"qubit_maj_ns_e4" |
Majorana |
"qubit_maj_ns_e6" |
Majorana |
Per altre informazioni, vedi Parametri qubit nello Strumento di stima delle risorse di Azure Quantum.
Schemi Correzione degli errori quantistici
La correzione degli errori quantistici (QEC) è fondamentale per qualsiasi piattaforma di calcolo quantistico per ottenere calcoli quantistici realmente scalabili. Il set di operazioni consentite da una piattaforma di calcolo quantistico è limitato da vincoli fisici e potrebbe non corrispondere alle operazioni previste nell'algoritmo. Anche se le operazioni offerte dal computer quantistico corrispondono alle operazioni nell'algoritmo, è probabile che l'accuratezza con cui il computer quantistico possa eseguire ogni operazione sia limitata.
Lo strumento di stima delle risorse di Azure Quantum offre tre Schemi Correzione degli errori quantistici predefiniti: due protocolli di codice di superficie per set di istruzioni fisiche basato sull'attività di controllo e Majorana e il protocollo di codice Floquet, che può essere usato solo con un set di istruzioni fisiche Majorana.
| Schema Correzione degli errori quantistici | Set di istruzioni tipo |
|---|---|
surface_code |
basato su gate e Majorana |
floquet_code |
Majorana |
Per altre informazioni, vedere Schemi di correzione degli errori quantistici nello Strumento di stima delle risorse di Azure Quantum.
Budget di errore
Il budget totale degli errori imposta l'errore complessivo consentito per l'algoritmo. L'errore consentito è il numero di volte in cui l'algoritmo può non riuscire. Il valore del budget degli errori deve essere compreso tra 0 e 1 e il valore predefinito è 0,001. Il valore predefinito corrisponde allo 0,1% e indica che l'algoritmo può non riuscire una sola volta ogni 1.000 esecuzioni. Questo parametro è altamente specifico per l'applicazione. Ad esempio, se si esegue l'algoritmo di Shor per i numeri interi di factoring, è possibile tollerare un valore elevato per il budget degli errori perché è possibile verificare che l'output sia effettivamente il fattore principale dell'input. D'altra parte, potrebbe essere necessario un budget di errore inferiore per un algoritmo che risolve un problema con una soluzione che non può essere verificata in modo efficiente.
Per altre informazioni, vedi Budget di errore nello Strumento di stima delle risorse di Azure Quantum.
Qual è il risultato dello Strumento di stima delle risorse di Azure Quantum?
Lo Strumento di stima delle risorse di Azure Quantum accetta i parametri {qubitParams, qecScheme, errorBudget} di destinazione e l'algoritmo quantistico. Calcola una stima pre-layout e post-layout delle risorse logiche necessarie per eseguire questo tipo di algoritmo in questo tipo di scenario di calcolo.
Lo strumento di stima delle risorse calcola la stima logica e fisica dell'algoritmo. Calcola la distanza del codice Correzione degli errori quantistici e da questo valore, il numero di qubit fisici necessari per codificare un qubit logico. Calcola il numero di qubit logici, attività di controllo T, attività di rotazione, attività di controllo, misurazioni, valori fisici della T factory e runtime totale, tra gli altri valori.
Il risultato del processo di stima delle risorse viene stampato in gruppi: qubit fisici, scomposizione, parametri qubit logici, parametri T factory, risorse logiche di pre-layout e budget degli errori presupposto.
È anche possibile esaminare la distribuzione dei qubit fisici usati per l'algoritmo e T factory usando i diagrammi spazio-temporali. Il diagramma spaziale mostra la proporzione di questi due fattori. Tenere presente che il numero di copie di T factory contribuisce al numero di qubit fisici per T factory.